【摘要】：作為世界文明古國之一,中國擁有悠久的歷史和豐富的文化遺產(chǎn)。這些珍貴的文化遺產(chǎn)蘊含了中華民族所特有的精神價值、思維方式和想象力,具有極高的歷史價值、藝術(shù)價值、文化價值、社會價值和科學(xué)價值,體現(xiàn)了中華民族偉大的創(chuàng)造力和生命力。明長城作為世界文化遺產(chǎn),是中國歷史上工程規(guī)模最大且保存最為完善的長城工程,因建造原則之科學(xué)、建造工藝之精湛被視為長城的代表。談及明長城,“東起山海關(guān),西至嘉峪關(guān)”的說法眾人皆知,然而青海境內(nèi)明長城的遺存卻鮮有人知。歷經(jīng)數(shù)百年的自然侵蝕及人為破壞,青海明長城主體目前以夯土遺址的形式賦存。由夯土版筑構(gòu)建而成的明長城遺址作為直接接受環(huán)境影響的特殊巖土體,在大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈漫長的相互作用進(jìn)程中,其安全賦存受到溫度、降雨、攜沙風(fēng)、鹽漬化以及人類活動等因素的嚴(yán)重威脅,進(jìn)而導(dǎo)致其正經(jīng)歷由裂隙、沖溝、掏蝕、片狀剝離、坍塌等典型病害的大量發(fā)育到快速消亡這一量變到質(zhì)變的過程。由于青海明長城地處高寒、高海拔地區(qū)且地處一隅,其賦存環(huán)境和布防體系具有特殊性。因此探索歸納青海明長城防御體系并對典型遺址進(jìn)行易損性評價,不僅能補充完善該地區(qū)明長城科學(xué)研究體系,進(jìn)而表征青藏高原特殊環(huán)境影響下土遺址病害的發(fā)生、演化規(guī)律和過程,而且對制定科學(xué)有效的保護(hù)對策以及開展系統(tǒng)規(guī)劃工作具有重要的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。鑒于以上認(rèn)識,本文以青海明長城遺址作為研究對象,從遺址賦存環(huán)境和夯土材料特性研究入手,系統(tǒng)探究遺址各類型建筑的保存規(guī)模、建筑形制及分布特點,明晰了其軍事防御體系構(gòu)建特征;全面調(diào)查總結(jié)遺址病害發(fā)育類型及規(guī)模,結(jié)合遺址賦存環(huán)境、建造工藝及建筑材料特性,初步建立了青海明長城遺址病害框架體系;運用多準(zhǔn)則決策方法對典型遺址進(jìn)行易損性評價,建立了明長城遺址易損性評價模型,而后借助機器學(xué)習(xí)方法對典型遺址點的易損性評價結(jié)果進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)、檢驗,構(gòu)建了青海明長城遺址易損性預(yù)測模型。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)基于前人研究成果并經(jīng)過大量現(xiàn)場調(diào)查,系統(tǒng)總結(jié)青海明長城遺址的賦存環(huán)境及其保存規(guī)模,分析得出明長城遺址所處分布區(qū)域海拔較高且終年氣溫較低,其賦存環(huán)境具有“高寒”的特點。詳細(xì)探究主線墻體、烽火臺、堡等明長城類型建筑的形制規(guī)律與布局特點,得出明長城主線以西寧衛(wèi)為中心呈拱形緊密環(huán)繞;烽火臺具有呈點狀及以烽燧線為主要形式的線狀分布特點;同時依據(jù)軍事功能特點將堡劃分為衛(wèi)城、所城、驛城、駐軍堡寨、土司衙門或居所、牧馬苑、民堡等7種類型,通過查閱文獻(xiàn)資料并結(jié)合堡周長閾值、建筑形制以及分布位置特點,推測得出46座堡的具體功能分類。(2)基于明長城各類型建筑的形制特點和軍事功能,對以堡為核心的軍事聚落空間分布、兵力布局、防守區(qū)域劃分以及軍力可達(dá)域等4方面開展研究,從時空角度分析明長城防御體系軍力部署及調(diào)度情況,并進(jìn)一步得出青海明長城軍事防御體系是由長城主線、堡軍事聚落、烽傳系統(tǒng)以及驛路系統(tǒng)等4部分組成的緊密的防御網(wǎng)絡(luò),該體系能高效協(xié)同多個功能建筑開展防御、進(jìn)攻以及傳遞重要信息、文件、專人等任務(wù)。(3)通過對青海明長城典型遺址病害發(fā)育進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和統(tǒng)計,歸納認(rèn)為裂隙、沖溝、掏蝕、片狀剝離、坍塌是最為普遍且具有代表性的病害類型。在定性判斷遺址病害與其賦存環(huán)境、建筑材料工程特性及建造工藝聯(lián)系的基礎(chǔ)之上,對病害特征值與氣象數(shù)據(jù)、夯土工程特性指標(biāo)進(jìn)行定量分析,得出遺址病害發(fā)育的內(nèi)部聯(lián)系及演化規(guī)律;同時得出影響遺址病害發(fā)育的主要因素包括夯土材料的物理、水理及力學(xué)性質(zhì)、遺址賦存環(huán)境(具體表現(xiàn)在降雨及風(fēng)等外營力)以及明長城建造工藝等,結(jié)合以上研究成果初步建立青海明長城遺址病害框架體系。(4)基于青海明長城遺址病害框架體系建立遺址易損性評價遞階層次結(jié)構(gòu)模型,通過應(yīng)用層次分析法(AHP)計算各評價指標(biāo)權(quán)重,進(jìn)而運用模糊層次分析法(FAHP)及AHP-TOPSIS對18處典型遺址點進(jìn)行易損性評價,得出明長城遺址相應(yīng)的易損性分值及坍塌破壞等級;通過對比遺址點的實際病害發(fā)育規(guī)模,確定AHP-TOPSIS更加適用于青海明長城遺址易損性評價,且其計算結(jié)果與遺址由于病害發(fā)育而造成的實際坍塌破壞程度具有一致性,進(jìn)而驗證了青海明長城遺址易損性評價模型及方法的合理性。(5)運用支持向量機(SVM)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)兩種典型且高效的機器學(xué)習(xí)方法對已獲得的典型遺址點易損性數(shù)據(jù)劃分訓(xùn)練樣本和檢驗樣本,經(jīng)過調(diào)參、樣本訓(xùn)練及檢驗等步驟,實現(xiàn)明長城遺址易損性預(yù)測,通過對比預(yù)測結(jié)果和遺址實際破壞程度,并計算相關(guān)精度參數(shù),確定SVM具有更好的預(yù)測效果,以此為基礎(chǔ)構(gòu)建青海明長城遺址易損性預(yù)測模型。
【圖文】：

4圖 1-1 青海省明長城遺址分布圖2006 年，國家文物局和國家測繪局啟動了明長城資源調(diào)查工作，涉及到十幾個省、自治區(qū)、直轄市境內(nèi)的明長城遺址，然而青海省尚未被包括在首期公布名單內(nèi)；2007 年，青海省文化廳申請將青海省納入全國長城資源調(diào)查范圍之內(nèi)，受到了國家文物局的重視；2007 年至 2009 年，青海省文物局全面組織開展青海省明長城資源調(diào)查工作，最終確立青海省境內(nèi)的明長城是萬里長城的重要組成部分[5]。如圖 1-1 所示，青海省明長城主線全線呈“拱形”蜿蜒分布在青海省東部地區(qū)，自東向西穿越樂都、互助、大通、湟中和湟源等 5 縣，類型以墻體和壕塹為主；除主線外，，還有長短不一、相互沒有構(gòu)成連接且各自獨立存在的墻體和壕

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文 青海明長城防御體系及典型遺址易損性害成因可將土遺址病害分為自然和人為破壞兩類，而根據(jù)病害不同表現(xiàn)形式害機理又可以進(jìn)一步將其劃分二級及三級分類[37]。通過歸納總結(jié)和分析整理，土遺址主要病害分為自然破壞和人為破壞類，其中自然破壞包括片狀剝離、裂隙、掏蝕、沖溝、生物病害等 5 個亞17 種病害表現(xiàn)形式；人為破壞包括歷史破壞與近現(xiàn)代破壞兩種（圖 1-3）[37對于室內(nèi)外土遺址，其病害類型較為不同：室內(nèi)土遺址主要病害有污染、溫離和裂隙等類型；室外土遺址主要病害有片狀剝離、風(fēng)力掏蝕和裂隙等類型
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU-092


本文編號：2664508